登陆注册
6996600000029

第29章 从小神童到大学者——麦克斯韦

上文曾说到法拉第因数学功力不够,未能以数学公式的形式夹表达他的电磁理论,只得将他的想法用文字记载下来,存进皇家学院的档案馆中,以期有朝一日,有人能完成他的未竟事业。

法拉第足足等了34年,终于有一个名叫詹姆斯·克拉克·麦克斯韦的年轻科学家替他圆了梦。

这位在科学史上能与牛顿、伽利略、法拉第等巨星争辉的物理学大明星麦克斯韦,生于183l午,这正是法拉第发现感应电流的那一年。事情也真凑巧,麦克斯韦去世的那一年,又是爱因斯坦诞生的那一年。爱因斯坦的狭义相对论是在麦克斯韦的电磁场理论基础上提出来的。这跟牛顿生于伽利略死的那一年,而牛顿完成了伽利略开创的力学体系一样,都是科学史上非常巧合的接力关系。仿佛是造物主有意的安排,让科学的发展如“芳林新叶催陈叶,流水前波讣后波”一样后继有人。

麦克斯韦从小就聪颖好学,特别爱提问题。每看到件他感到新奇的东西,便向爸爸妈妈问个不停。望着爱动脑筋、爱提问题的儿子,父母的心里有说不出的高兴。可惜在麦克斯韦8岁那年,慈爱的母亲得了肺病,去世了。父亲就又当爹又当妈,与麦克斯韦相依为命。

麦克斯韦的父亲是个工程师,他很有一套发展孩子个性和兴趣爱好的教育方法。他先是看出麦克斯韦很有些数学天赋,便开始教他几何、代数。这孩子也真有灵性,再难的原理、法则,他一学就会;数学题愈做愈难,他却算来得心应于。在学校举办的一次数学、诗歌比赛中,他一人囊括了两项头奖。15岁那年,中学还未毕业,就写了一篇讨论二次曲线的论文,居然发表在《爱丁堡皇家学会学报》上。中学毕业后,他考入了爱丁堡大学,那年他只有16岁,是班上年纪最小的学生,而日-是全班学习成绩的佼佼者。他还是像孩提时代那样,爱提问题,和老师、同学进行探讨。有一次,他突然举手指出老师在黑板上演算的一个方程有错。从前,那位老师已经不知道多少次在课堂上用这个方程来推导—个公式了从来也没有人提出质疑。所以,他听了麦克斯韦的话很是生气,便挖苦说:“要是你说得对,我以后就把这个公式称为麦氏公式!”他回家后按麦克斯韦说的一算,果真发现自己错了。第二天,他歉疚地向麦克斯韦认了错。爱丁堡大学的天地太小了,实在不够他驰骋展翅。三年后,他父亲把他送到赫赫有名的剑桥大学。1854年,他以数学甲等第二名的成绩毕业。也就在这一年,他迷上了当时最尖端的电磁学,便一头扎了进去,第二年就发表了论文《论法拉第的力线》。

据说法拉第读到这篇论文时已是一位63岁的老人了。他读了以后大喜过望,因为这篇文章实在写得太好了,把法拉第想说又说不明白的意思,表达得清清楚楚。文章将法拉第充满力线的场比做一种流体场,这就可以借助流体力学的成果来进行解释;义把力线概括为一个矢量微分方程,这可以借数学方法来描述,这样的表达真是尽善尽美。法拉第很想见见这位作者,可是法拉第怎么打听都没人知道麦克斯韦是何许人。因为麦克斯韦在当时实在是一个名不见经传的毛头小伙子。悠悠岁月,四年过去了,这时法拉第已经是年过七旬的老人了。这四年来,老人一直没有忘记那个名叫麦克斯韦的后生,当他正为自己在有生之年无聿与这个他最“知心”的人见上一面而遗憾万分时,奇迹竟然出现了。一对年轻夫妇登门来拜访这位科坛前辈。法拉第万万没有料到那男的竟是他日日思念,比他小整整40岁的麦克斯韦先生。

在这四年中,麦克斯韦经历了丧父的变故,后来又与他任教的马锐斯凯尔学院院长的千金小姐结了婚。马锐斯凯尔学院又并归另一所学院,麦克斯韦想跳糟到母校爱丁堡大学,结果没有成功。几经周折,麦克斯韦就带着爱妻来伦敦投靠皇家学院。这时,他在空气力学等物理学的新领域已经取得了两项重要成果,自然也没有忘怀他情有独钟的电磁学,所以特地抽空来拜访法拉第这位电磁领域的开山鼻祖。

法拉第向来访的这位年轻人介绍了自己这些年的研究成果。他在实验中证明,电流和电场不一样,前者能使导线发热,能电解水,能激发出磁场,后者虽也具有电流的某些性质,但不很明显,那么电场能不能激发磁场呢?法拉第实验了多少年还是没有找到他们的联系。就这样,法拉第又给他的继承人留下了一道难题。

麦克斯韦一头钻进了这场科学的攻坚战里,整整五年工夫,他终于创立了电磁理论。他发表了一组被称为麦克斯韦方程的描述电磁场运动规律的方程,证明变化的磁场可以产生电场,变化的电场又可以产生磁场。磁场电场→磁场→电场,这两个场的作用不断运动着,这就是运动着的电磁波。

在这五年中,他先后发表了《物理的力线》和《电磁场的动力学理论》两篇具有划时代意义的论文,奠定了电磁学的理论基础。法拉第老人读到论文以后,带着满足,安然地离开了人世。

麦克斯韦在他的第三篇论文发表后,就回到乡下老家去了。他闭门谢客,一心一意投入到全面阐述他的理论的一部鸿篇巨著的写作中。这样,又整整过了八年。1873年,他写成了《电磁学》一书。如果说牛顿筑起一座经典力学的大厦,那么麦克斯韦则盖起了一座经典电磁学的高楼。物理学经过186年的艰难攀登,又跃上了一个新的高峰。

1871年,麦克斯韦被剑桥大学盛情邀请去当物理学教授。1874年,他建立了世界上有名的以英国贵族、化学家卡文迪许的名字命名的卡文迪许实验室。这个实验室后来经过汤姆生和卢瑟福的努力,成为世界上最有权威的实验物理中心,先后培养出26名诺贝尔奖获得者。这是麦克斯韦除了他自身在科学上的建树外,对人类的又一伟大贡献。

麦克斯韦的电磁理论,证实了电磁过程是在空间以一定速度(相当光速)传播的,从而彻底否定了当时人们认为不可动摇的超距作用理论。他的理论还预言了电磁波的存在,预言电磁波的速度等于光速,而光其实也是一种特殊的电磁波。这样,光学、电学和磁学就成为一个统一的理论体系。因此,他的理论无疑是19世纪科学史上一座巍峨的丰碑。但是,他的理论太超前了,超越了当时人们的认识水准,所以不仅曲高和寡,而且反对他的人铺天盖地。1879年,曾经夺去他母亲生命的肺病又无情地夺去了这个年仅48岁的科学伟人的生命,麦克斯韦带着“唯我独醒”的孤独和惆怅离开了人世。

“真理往往在少数人手中。”直到十多年后,赫兹证实了电磁波的存在,世人才更进一步地认识到这位科学先知的伟大。

同类推荐
  • 科技万花筒

    科技万花筒

    《我最好奇的108个科学奥秘大发现:科技万花筒(彩图注音百科精华本)》内容简介:奇妙的科技拥有魔术般的神奇力量,让我们的世界充满了奇迹:没有生命的合金为什么会有“记忆”?汽车“不吃不喝”也能纵横天下?神奇的光纤如何传递信息?谁拥有看穿人体的“透视眼”?没有土壤,种子也能生长……科技就是如此充满魔力,上面发生的一切仅仅是个开始!旋转科技万花筒,还有更多奇迹即将上演。下一个出现的会是什么呢?
  • 文明解密

    文明解密

    《我的第一本探索书
  • 植物:草木是有情感的

    植物:草木是有情感的

    本书内容包括:植物扩张领土之谜、植物防御武器秘密、植物神经系统之谜、植物发光的秘密、植物食虫之谜、植物预报地震之谜、人类离不开的植物、营养丰富的植物等。
  • 日益重要的环境科学(新编科技大博览·A卷)

    日益重要的环境科学(新编科技大博览·A卷)

    环境科学环境科学是从环境的整体出发,研究人类认识、改造自然过程中人和环境之间的相互关系的科学。它是一门新兴的综合性学科,是近几十年来伴随着环境问题的日益严重而产生和发展起来的。在我们生活的这个地球上,人类受认识能力和知识水平的限制,在生产物质财富和改造自然的过程中对环境造成了污染和破坏。随着改造自然能力的提高,人类对于所赖以生存的环境的破坏越来越大。人类活动造成的环境问题,虽然古已有之,然而真正引起重视,并把它作为一个专门的学科进行研究却是近几十年来的事。
  • 灵山秀水之间

    灵山秀水之间

    国家地理·神秘中国是一套以地域事件为单元散点透视、实地实拍、实证实录的图书,从地理人文风貌,到社会历史心态,有记录,有拍摄,有考察,有论证,从不同的角度和侧面,把历史之树的绚丽风采展示给大家。从社会生活的细节上,揭开历史的面纱,看一看神秘中国的精彩。每本书中围绕同一主题生发出的不同故事,就像几片相似的树叶,为中华历史的大树平添几抹生命的绿色。在这里,我们即将看到:秀丽的山川,古老的城镇,尘封的遗迹,神秘的陵寝;我们将接触到:奇石美玉,奇异建筑,珍贵遗产,传奇人物……
热门推荐
  • 春花秋月何时了

    春花秋月何时了

    本书以唐宋词人的风花雪月和经典词作为线索,通过对唐宋词人及其脍炙人口名篇的趣味化解读,讲述了著名词人与词背后那不为人知的故事,常有知人论世之语。同时,作者结合这些词人的身世背景、性格学养、情感经历等方面,来探寻唐宋词艺术的发展与演变及词中蕴涵的人生哲理。
  • 弗朗西斯科物语

    弗朗西斯科物语

    幸福的生活一夜消失。。。。。曾经的人,曾经的物也已不在。。。。从此他踏上复仇之旅。。。
  • 残界一梦

    残界一梦

    在冰冷的宇宙深处,密密麻麻飞驰着一群令人头皮发麻的身影,近看竟是成千上万只五爪神龙,他们颜色各不相同,形态各异。有浑身沐浴在离火之精中御空而行的,有包裹在湛蓝色葵水之精中的,有鼻孔处喷出两道红火拱着宝珠而行的,也有周身被龙卷风环绕而进者……这群神龙,一起护送着最中间的一口古朴的石棺而行,他们要去何方,所葬何人?极远之地,踌躇、毕方、腾蛇、九尾、饕餮……等强大的先天神兽遥遥而望……一个少年踏剑而行,手擎九龙戟,从宇宙深处极速赶来……
  • 高冷男神腹黑妻:许你一世安好

    高冷男神腹黑妻:许你一世安好

    沐安好窝在沙发上拿着手机刷微博,看到一个段子柔声念出:“我想有间小房子,能做你的小妻子,一起提着菜篮子,穿过门前小巷子,饭后用不着你洗盘子,可你得负责抹桌子,再要个胖小子,等你长出白胡子,坐在家中老椅子,可会记得这好日子,和我美丽的花裙子。”沐安好说完这句话,回头看了看坐在电脑前办公的男人,问:“男人,你怎么看?”男人缓缓抬起头,漫不经心的说:“我家房子不小,你已经是我的妻子。”
  • 女配逆袭记之盛夏晚晴天

    女配逆袭记之盛夏晚晴天

    (支持兔兔哒加QQ群:528776726。)夏晚晴本是夏家千金,却因妹妹设计的一场意外,而失去了生命,却也因此有了一个系统空间,穿越到各种页面的小说中,成了女配。而她的任务,就是逆袭女主,并让男主爱上她,任务就完成了,然后继续到下一个界面中。到了10级时就可以回到原本的生活……
  • 海贼王之鬼剑士传奇

    海贼王之鬼剑士传奇

    就是想写本书,写本海贼王的书,不一样的穿越,没有熟知剧情的外G,剧情以搞笑热血为主,主角只是个普通的宅男,就像我本人一样,不一样的是主角随身携带着DNF的游戏系统,看主角如何在大海贼时代中谱写出属于鬼剑士的传奇......
  • 梦醒毋时分

    梦醒毋时分

    付零和张扬——一种叫做“兄弟”的关系,不是情侣,只是坦荡荡的“兄弟”。但随着彼此的成长,他们不得不面对着的,是来自多方面的各种是非题……
  • 福妻驾到

    福妻驾到

    现代饭店彪悍老板娘魂穿古代。不分是非的极品婆婆?三年未归生死不明的丈夫?心狠手辣的阴毒亲戚?贪婪而好色的地主老财?吃上顿没下顿的贫困宭境?不怕不怕,神仙相助,一技在手,天下我有!且看现代张悦娘,如何身带福气玩转古代,开面馆、收小弟、左纳财富,右傍美男,共绘幸福生活大好蓝图!!!!快本新书《天媒地聘》已经上架开始销售,只要3.99元即可将整本书抱回家,你还等什么哪,赶紧点击下面的直通车,享受乐乐精心为您准备的美食盛宴吧!)
  • 腹黑女佣很蛮缠:墨少你站住!

    腹黑女佣很蛮缠:墨少你站住!

    “上帝亲笔塑造~我化身天使只为守护你…”听完某人的深情告白男人嘴角狠狠抽搐,他反问:“你确定不是化身恶魔来折磨我的?!”赌约、卖身契、沦为凄惨女佣,一年之内却意外搞定帝幻U市势力遮天人物染墨羽,她跨坐在某人的大腿上,掐着他脖子:“折磨,虐待都是你的荣幸,快点叫我小仙女~”
  • 过去之人

    过去之人

    2044年,华夏国明珠市万民广场地底宫殿内,名叫郭霖的男人拔出了插在这里的一把剑。2049年,同一个地方,名叫郭曲的男人来到此处,看着眼前的男人,沉默中再次拔出了一把剑。这是一个关于少年们燃尽灵魂去守护的故事更新时间:每天上午九点,下午七点左右